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1. Die Vorverformungskonstruktion ist der Schlüssel

Bei Kunststoffformen für Luft- und Wassertanks im Automobilbereich gestaltet sich die Qualitätskontrolle in Design und Fertigung schwieriger als bei Standardformen. Diese Teile werden üblicherweise aus einem PA6 (PA66) + GF (30–35 %)-Verbundwerkstoff geformt, der sich während des Formprozesses leicht verformt, wodurch die Produktabmessungen leicht außerhalb der Toleranz liegen können. Daher ist die Kenntnis des Verformungsverhaltens und die frühzeitige Berücksichtigung von Verformungen durch Erfahrungswerte und CAE-Analysen im Konstruktionsprozess entscheidend für den Erfolg der Formenherstellung.

Das Formenbauteam von Enuo verfügt über mehr als zehn Jahre Erfahrung in der Herstellung von Vorverformungsformen und hat bereits für Valeo, Mahle-Behr, Delphi und andere weltweit renommierte Automobilzulieferer gearbeitet. Im Folgenden stellen wir Ihnen kurz unsere Erfahrung in der Herstellung von Formen für Luft- und Wassertanks im Automobilbereich vor. Selbstverständlich hat jedes Unternehmen seine eigenen Vorgehensweisen. Sollten Sie, liebe Leser, andere Ansichten haben, freuen wir uns über Ihre Kontaktaufnahme.

2. Analysieren Sie die Teilezeichnungen, um die wichtigsten Bereiche des Produkts und die Größe zu ermitteln.

Das Verständnis der wichtigsten Produktbereiche und der zugehörigen Schlüsselmaße ist immer der erste Schritt, sobald die Produktzeichnungen des Kunden eintreffen. Anschließend wird den entscheidenden Punkten besondere Aufmerksamkeit geschenkt, wie beispielsweise der Endfläche (die höchste Anforderungen an Geradheit, Ebenheit und Formtoleranzen stellt, da sich die Abmessungen anderer Produktteile entsprechend ändern), dem Bereich der Rohröffnung (deren Abmessungen ebenfalls sehr wichtig sind; üblicherweise werden Positionierungs-, Zylinder- und Maßtoleranzen gefordert) sowie den Produktansätzen und U-förmigen Rippen usw. Diese sind unten dargestellt:

Bei neuen Formen wird das Produkt vorverformt (Materialkompensation entgegen der geschätzten Verformungsrichtung basierend auf Erfahrungswerten und CAE-Analysen; Korrekturvorschläge nach der tatsächlichen Verformung werden unterbreitet). Nach dem Formversuch werden basierend auf der tatsächlichen Verformung des Formteils kleinere Anpassungen vorgenommen, um Geometrie, Form und Position des Kunststoffs zu optimieren.

3. Zeichnen der Produkte.

Um die zukünftige Werkzeugoptimierung zu erleichtern, ist es notwendig, anhand des Kundenprodukts neue 3D-Produktdaten zu erstellen (wichtige Parameter müssen beibehalten werden). Die Bestimmung des Verformungswerts des Produkts, kombiniert mit einer Werkzeugfüllanalyse und Erfahrungswerten zur Anpassung der Produktdaten, zeigt die nachfolgend dargestellten Verformungstendenzen:

Hier einige Tipps für den Nachzeichnungsprozess: Beginnen Sie immer mit dem Zeichnen der Basisendfläche. Zeichnen Sie anhand des Verformungswerts eine Geradheits- und Ebenheitskurve am Produktrand. Nutzen Sie diese Kurven, um die Geradheitsfläche mit dem Befehl „Strecken“ (UG-Befehl) zu glätten. Ebenheitsflächen werden mit dem Befehl „Rand“ (UG-Befehl) erstellt. Dieser Schritt ist wichtig, um spätere Änderungen zu vereinfachen. Zeichnen Sie zuerst die Kurve und strecken Sie die Fläche nicht direkt mit dem Befehl „Strecken“ (UG-Befehl). Anschließend erhalten Sie die Produktform mithilfe der Verformungsfläche der Geradheit und dem Befehl „Versetzen“ (UG-Befehl). Um bei der späteren Formoptimierung nicht zu viele Formteile ändern zu müssen, schneiden Sie das Kunststoffmaterial an der Basisendfläche des Produkts ab und verwenden Sie es anschließend in den Modifikationen T1–T3 basierend auf der tatsächlichen Produktverformung (plus Kunststoff).

Tipps könnten nützlich sein:

1. Vermeiden Sie es möglichst, die Oberflächenprofile der Kundenprodukte zu kopieren, sondern zeichnen Sie diese selbst. Dadurch lassen sich spätere Formänderungen, einschließlich der Wandstärke, leichter anpassen. Werden die Formen von Kundenprodukten kopiert, führen mehrfache Modifikationen zu Verzerrungen der 3D-Daten.
2. Überprüfen Sie während des Zeichnungsprozesses so oft wie möglich die 2D/3D-Produktdaten des Kunden, um Abweichungen zu vermeiden.

4. Mögliche Verformungstendenz wichtiger Produktteile

1. Die Verformung der „Basisendfläche“ des Produkts

Durch eine möglichst frühzeitige Reduzierung der Verformung des Kunststoffmaterials lässt sich die Nachbearbeitung der Formteile weitestgehend vermeiden. Die rote Linie unten zeigt den voraussichtlichen Verformungsverlauf des Produkts. Bitte beachten Sie, dass die Erhebungen (Boss oder U-förmige Rippen) bzw. das zugehörige Material zusammen mit der Basisendfläche verschoben werden müssen (ein Teil des Materials unter der Erhebung wird um 0,5 mm abgesenkt, dann muss auch die Erhebung um 0,5 mm abgesenkt werden). Anschließend können die übrigen Teile gezeichnet werden. Es wird empfohlen, hierfür die Funktion „Fläche“ (Befehl UG) zu verwenden.

2. Die Produktverformung der „Rohröffnung“

Die „R“-Radiusform am Rohrfuß muss exakt den Kundendaten entsprechen, da dieser Radius die Festigkeit des wichtigen Produktbereichs beeinflusst. Normalerweise sollte das Rundrohr zunächst seitlich plastisch verformt werden. Anschließend wird der Wert entsprechend der tatsächlichen Verformung angepasst. Bei größeren Rohren kann die Rohrform vorab oval ausgelegt werden.

3. Verformung des „U“-förmigen Kunststoffteils des Produkts

Auch U-förmige Kunststoffteile müssen um ca. 2-3 Grad verformt werden. Der mittlere Bereich der U-förmigen Rippen sollte ebenfalls seitlich ausgeschnitten werden (Abbildung 1). Nachdem alle Produkte präzise gezeichnet und der Radius „R“ festgelegt wurde (auch zur Vereinfachung von Änderungen; eine manuelle Anpassung des Radius „R“ kann mitunter fehlschlagen oder sehr zeitaufwendig sein), können Geometrien in den 3D-Daten des Kunden, die nicht angefast sind, angefast werden, sofern dies die Montage der Teile nicht beeinträchtigt (die meisten Kunden bevorzugen eine Anfasung scharfer Kanten mit Radius „R“). Bei größeren, markanten Geometrien am Hauptkörper des Produkts ist bei der Verformung besonders auf Parallelität und Rechtwinkligkeit zu achten (Abbildung 2).

5. Schlussfolgerung

Oben haben wir unsere eigenen Erfahrungen bei der Konstruktion der Form für den Auto-Luft- und Wassertank – ein Produkt mit leichter Verformung – geschildert. Mit diesem Schritt ist die Hälfte des Erfolgs bei der Herstellung solcher Formen erreicht. Doch wo liegt die andere Hälfte? Lesen Sie dazu nächste Woche den Abschnitt „Wie stellt man eine Form für die Vorverformung her? – Fertigungsteil“.
Okay, liebe Leser. Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, hier zu lesen. Wir freuen uns darauf, Sie im nächsten Abschnitt wiederzusehen!